《模具设计》课程教学大纲.docx
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《模具设计》课程教学大纲
《模具设计》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程代码：
050316
课程名称：
模具设计
英文名称：
MouldDesign
课程类别：
专业选修课
学时：
27
学 分：
1.5
适用对象:
机械设计制造及其自动化专业
考核方式：
考查
先修课程：
《机械制图》，《理论力学》，《材料力学》，《金属热处理》，《金属工艺学》，《特种加工》，《机械原理》，《机械零件》。
二、课程简介
模具设计是一门机械类专业的专业选修课，它是将模具设计的有关基本理论、基本知识与实际应用紧密结合的一门课程。
其主要内容包括：
冲压模设计基础，冲裁及冲裁模设计，塑料模具设计基础，塑料注射模设计。
Themoulddesignisaprofessionaloptionalcourseofengineryprofession.ItisacoursethatbasictheoryandABCknitstogetherpracticalityapplying.Itscontenthavepunchingdiedesignbase,blankingandblankingdiedesign,plasticmoulddesignbase,plasticinjectionmoulddesign.
三、课程性质与教学目的
本课程是一门专业选修课，又是一门基于以往已学众多课程而综合应用的课程。
不要求讲授过的理论，重在应用。
不要求讲授过细，重在讲述概念和难点，启发学生思考和归纳。
本课程的任务在于使学生能掌握有关模具设计和生产工艺的基本知识，为今后独立设计及维护打下基础。
学习本课程后，应达到：
1、初步掌握模具行业制图的一般规则；
2、初步掌握各种冲压模的结构特点和设计要点；
3、初步掌握注塑模各个部件的结构特点和设计要点；
4、初步掌握模具加工工艺的必要知识；
5、初步掌握制定一般模具工艺规程及分析制件质量的能力。
四、教学内容及要求
第一章冷压模设计基础
（一）目的与要求
1．基本要求
1）了解冲压加工的特点及基本工序、冲压常用设备的类型及工作原理
2）掌握板料变形及其及基本规律、；冲压所用材料的类型性能、特点应用；
3）熟练掌握冲压设备的主要技术参数及其选用原则。
2．重点:
板料变形及其基本规律、压力机的选用原则；
3.难点：
压力机的选用。
（二）教学内容
第一节冲压加工特点及基本规律
1．主要内容：
冲压加工的特点；冲压加工基本工序。
2．基本概念和知识点：
冲压是利用压力机通过模具对板料加压，使其产生塑性变形或者分离，从而获得一定形状，尺寸和性能的零件。
它与其它加工方法相比较其特点：
A、零件精度较高，尺寸稳定，具有良好的互换性；B、无屑加工，材料利用率高；C、生产率高，可实现自动化；D、壁薄刚性好，形状复杂的零件；E、操作简单；F、模具设计周期长，费用高；G、大批大量生产。
冲压加工概括起来可以分为分离工序和成形工序。
3．问题与应用（能力要求）：
冲压加工的工序。
第二节板料塑性变形及其基本规律
1．主要内容：
应力——应变曲线；塑性变形体积不变定律；塑性变形最小阻力定律；应力状态对金属塑性变形的影响；屈服条件；应力—应变关系。
2．基本概念和知识点：
塑性变形体积不变定律；塑性变形最小阻力定理：
变形物体内各个质点将沿阻力最小方和流动；应力状态对金属塑性变形的影响：
压应力个数多压应力值越大塑性越好，拉应力个数多压应力值越大塑性越差；屈服条件：
第三强度理论（剪应力最大），第四强度理论（形状改变比能理论）；应力——应变关系：
增量理论（瞬时），全量理论（小弹性变形）
3．问题与应用（能力要求）：
第三节冲压所用材料
1．主要内容：
对冲压所用材料的要求；材料的种类和规格。
2．基本概念和知识点：
所用材料的要求：
1）具有良好的塑性；2）应具有光洁平整且无缺陷损伤的表面状态：
3）材料原子度公差应符合国家标准。
材料种类有黑色金属、有色金属板料、非金属材料；材料有板、带、条、块等规格
3．问题与应用（能力要求）：
冲压材料的选用。
第四节冲压常用的设备
1．主要内容：
偏心冲床；曲轴冲床；曲柄压力机的主要技术参数；曲柄压力机的选用原则。
2．基本概念和知识点：
常用冲压设备的种类；曲柄压力机、摇杆压力机等；冲压设备的工作原理；压力机的主要技术参数：
公称压力是指曲柄旋转到下死点某一特定角度时，滑块上所容许承受的最大作用力；滑块行程是指滑块从上死点到下殆点所走的距离。
客观存在是曲柄半径的两倍；闭合高度又称装模高度，是滑块在下死点位置时，滑块下表面到工作台垫板上表面的距离；滑块行程式次数是滑块每分钟从上死点到下死点，然后再回到上死点所往复的次数。
曲柄压力机的选用原则：
1）压力机的公称压力不小于冲压工序所需的压力。
即在压力安全区内；2）压力机滑块行程式应满足工件在高度上能获得的所需尺寸，并在冲压后能顺利地从模具中取出工件；3）压力机的闭合高度、工作台尺寸和滑块尺寸等能满足模具的正确安装；4）压力机的滑块行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求。
3．问题与应用（能力要求）：
冲压设备的选用。
（三）实践环节与课后练习
课后练习：
1-1，1-5，1-7。
（四）教学方法与手段
课堂讲授为主，辅以习题课及课外作业，布置作业一。
第二章冲裁及冲裁模设计
（一）目的和要求
1．基本要求
1）了解冲裁模的类型、结构及基本组成；
2）熟练掌握凸、凹模刃口尺寸的计算、凸、凹模间隙的决定、冲裁力、推件力、卸料力的计算；
3）掌握搭边概念和作用；凹模和凸模成型零件、定位零件、卸料和压料零件、导向零件、联结固定零件结构及设计原则；排样与材料利用率，条料宽度的确定；
2．重点：
凸、凹模间隙的决定、冲裁力、推件力、卸料力的计算；凸、凹模刃口尺寸的计算；凹模和凸模成型零件、定位零件、卸料和压料零件、导向零件、联结固定零件结构及设计原则。
。
3．难点：
凸、凹模间隙的决定、冲裁力、推件力、卸料力的计算；
（二）教学内容
第一节冲裁变形过程及其断面特征
1．主要内容：
冲裁变形过程；冲裁件的断面特征。
2．基本概念和知识点：
冲裁变形过程分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段；冲裁件的断面特征有圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。
3．问题与应用（能力要求）：
掌握变形过程和断面特征。
第二节冲裁间隙
1．主要内容：
间隙对冲裁件质量的影响；间隙对冲裁力的影响；间隙对模具寿命的影响；间隙值的确定。
2．基本概念和知识点：
冲裁间隙是冲裁模凸凹模之间的间隙，它分为单边间隙和双边间隙；间隙过大或过小者对冲裁件质量有一些损坏；间隙越小，冲裁力越大；模具的损坏形式主要是磨钝和崩刃，间隙小，模具寿命较低；间隙是以最小间隙来确定。
3．问题与应用（能力要求）：
冲裁间隙的确定。
第三节凹凸模刃口尺寸的计算
1．主要内容：
尺寸计算原则；尺寸计算方法。
2．基本概念和知识点：
尺寸计算原则：
1）设计落料模时：
A：
应先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上。
B：
凹模刃口的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内较小尺寸。
C：
间隙取最小合理间隙值。
（2）、设计冲孔时：
A：
应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上。
B：
凸模刃口的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内较大尺寸。
C：
间隙取最小合理间隙值。
刃口尺寸的计算公式。
3．问题与应用（能力要求）：
刃口尺寸的计算。
第四节冲裁力
1．主要内容：
冲裁力的计算；卸料力、推件力和顶件力的计算；压力机的选择（总计裁力的计算）
2．基本概念和知识点：
冲裁力是指冲裁裁时，材料对凸模的最大抗力，它是选择冲压设备和校核模具强度的重要依据。
卸料力是在冲裁过程中，板料一般紧卡在凸模或凹模洞内，从凸上卸下紧箍着的料料所需的力。
推件力是顺着冲裁方向将卡在凹模洞口人的板料推出所需的力；顶件力是逆着冲裁方向将卡在凹模洞口内的板料顶出所需的力。
采用弹性卸料装置和上出件方式时，总出裁力：
F0=F+F2+F3；采用弹性卸料装置和下出件方式时，总出裁力：
：
F0=F+F1+F3；采用刚性卸料装置和下出件方式时，总冲裁力：
F0=F+F1。
3．问题与应用（能力要求）：
压力机的选择。
第五节排样与搭边
1．主要内容：
排样；搭边；条料宽度的确定。
2．基本概念和知识点：
排样是冲裁件在条料或板料上的布置方法；进行排样的原因：
冲压零件的成本中，材料费用一般占60%以上面排样的合理与否直接关系到材料的利用率的高低，也就是零件成半的高低。
排样的方法有有废料排样、少废料排样和无废料排样。
搭边是排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余边，搭边的作用：
A：
补偿定位误差，保证冲出合格的零件，B：
可以保证条料有一定的刚度，利于送进；搭边值的确定；条料宽度由公式B=D+2a+Δ来确定。
3．问题与应用（能力要求）：
排样方法的选择，搭边值的确定，条料宽度的确定。
第六节冲裁件的工艺性
1．主要内容：
冲裁件的精度等级；冲裁件的结构工艺性。
2．基本概念和知识点：
冲裁件的精度等级；冲裁件的结构工艺性
3．问题与应用（能力要求）：
冲裁件结构的设计。
第七节整修和精密冲裁
1．主要内容：
整修；精密冲裁。
2．基本概念和知识点：
整修工艺是利用整修模沿冲裁件外缘或内孔壁刮去一层切屑，以除去普通冲裁时在断面上留下的圆角带，斜度、毛刺和断裂带，从而得到光滑而且垂直的断面和准确尺寸的零件；整修分为外缘整修和内缘整修。
精密冲裁的特点是直接从板料上获得精密零件，生产率高，可满足精密零件批量生产的要求。
基本原理是改变冲裁条件，以增大变形区的静水压力，抑制材料裂纹的产生，使塑性剪切变形延续到剪彩切的全过程，在材料不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料的分离，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。
它分为半精冲和精冲；半精冲又分为小间隙圆角刃口冲裁和负间隙冲裁。
3．问题与应用（能力要求）：
精密冲裁的应用。
第八节冲裁模基本类型及典型结构。
1．主要内容：
冲裁模分类；典型冲裁模结构分析。
2．基本概念和知识点：
冲裁模是完成冲裁工序的冲模称冲裁模，它分为简单模、级进模和复合模；对典型冲裁模结构进行分析。
3．问题与应用（能力要求）：
掌握冲裁模结构。
第九节冲模的部件和零件
1．主要内容：
工作零件；定位零件；卸料与出件装置；模架；联接与固定零件。
2．基本概念和知识点：
冲模包括：
工作零件、定位零件、卸料与推件零件、导向零件、联接固定零件；它们的结构形式、强度和尺寸计算。
3．问题与应用（能力要求）：
各零件的设计
（三）实践环节与课后练习
实践教学：
用计算机设计模具。
课后练习：
2-2；2-3；2-4；2-6；2-7；2-13；2-14；2-19。
（四）教学方法与手段
本章的教学方式以教师讲课为主，根据本身的教学经验，对教材作适当的删繁就简或作一定的补充，并对学生进行一定的课外辅导，而且布置一定数量的作业题和思考题，作业题要求学生一周内上交，思考题供学生思考无须上
第六章冲压工艺规程的编制
（一）目的和要求
1、基本要求
（1）掌握编制冲压工艺的内容和步骤；
（2）了解制订冲压工艺方案实例。
（二）教学内容
1．主要内容：
编制冲压工艺的内容和步骤；制订冲压工艺方案实例。
2．基本概念和知识点：
编制冲压工艺的内容和步骤；制订冲压工艺方案实例。
3．问题与应用（能力要求）：
冲压工艺规程的编制
（三）教学方法与手段
本章的教学方式以教师讲课为主。
第七章塑料模具设计基础
（一）目的和要求
1．基本要求
（1）了解塑料的性能、组成、分类及加工过程的概述；
（2）掌握塑料制品的成型工艺；
（3）熟练掌握塑料制件设计的工艺性（结构要求）。
2．重点：
塑料制件设计的工艺性（结构要求）；
3．难点：
塑料制件设计的工艺性（结构要求）。
（二）教学内容
第一节塑料概述
1．主要内容：
塑料的组成与分类；塑料的主要性能。
2．基本概念和知识点：
塑料的性能、组成、分类及加工过程的概述
3．问题与应用（能力要求）：
塑料的主要性能。
第二节塑料制品的成型工艺
1．主要内容：
塑料制品的成型方法；塑料成型工艺特性。
2．基本概念和知识点：
塑料成型工作原理：
粒状（粉状）—由柱塞试螺杆—喷咀—模具—制品—脱模—成型；塑料成型工艺特性包括：
收缩率、结晶性、热敏性、水敏性和吸湿性。
3．问题与应用（能力要求）：
塑料成型过程和工艺特性。
第三节塑料制品的设计
1．主要内容：
塑料制品几何形状的设计；螺纹与齿轮的设计。
2．基本概念和知识点：
塑料制品几何形状的设计包括脱模斜度、壁厚、加强筋、圆角、孔和支承面的设计；螺纹结构的设计；齿轮结构的设计。
3．问题与应用（能力要求）：
塑料制品的结构设计。
（三）实践环节与课后练习
课后练习：
塑料的主要性能，塑料制品的结构要求。
（四）教学方法与手段
本章的教学方式以教师讲课为主，根据本身的教学经验，对教材作适当的删繁就简或作一定的补充，并对学生进行一定的课外辅导，而且布置一定数量的作业题和思考题，作业题要求学生一周内上交，思考题供学生思考无须上第五节排样与搭边
第八章注射模设计
（一）目的和要求
1．基本要求
（1）了解注射成型模具的基本结构。
（2）掌握成型零件的结构设计；成型零件型腔壁厚的计算
（3）熟练掌握注射机参数的校核；型腔分型面的设计；成型零件工作尺寸的计算；浇注系统设计；顶出机构设计；抽芯机构设计；模具温度调节系统设计。
2．重点
重点：
注射机参数的校核；型腔分型面的设计；成型零件工作尺寸的计算；浇注系统设计；顶出机构设计；抽芯机构设计；模具温度调节系统设计。
3．难点：
注射机参数的校核；型腔分型面的设计、成型零件工作尺寸的计算、成型零件型腔壁厚的计算；浇注系统设计；顶出机构设计；抽芯机构设计；模具温度调节系统设计。
（二）教学内容
第一节概述
1．主要内容：
注射成型模具的基本组成、分类；注射成型模具的设计步骤。
2．基本概念和知识点：
注射成型模具基本是由成型零件、浇注系统、导向装置、顶出机构、抽芯机构、温度调节装置、排气系统组成。
按塑料品种不同分：
热塑性塑料注射成型模和热塑性塑料注射成型模；按注射机分：
卧式注射成型模、
立式注射成型模和角式注射成型模。
3．问题与应用（能力要求）：
注射成型模具的结构组成。
第二节注射模与注射机的关系
1．主要内容：
最大注射量；锁模力；注射压力；注射速度；模具在注射机上的安装尺寸。
2．基本概念和知识点：
成型制品每次所需注射总量G小于注射机最大注射量Gmax，即
；锁模力是在成型时锁紧模具的最大力称锁模力，其作用为：
1）保持动、定模闭合紧密；2）保证塑件的尺寸精度，并尽量减小溢边厚度；3）保障操作人员的人身安全。
锁模力必须大于欲使模具从分型面涨开的力，涨力大小等于塑料制品加上浇注系统在分型面的投影面积之和与型腔内的平均压力的乘积。
即
（KN）。
3．问题与应用（能力要求）：
注射机的选择。
第三节成型零件设计
1．主要内容：
成型零件的结构设计；型腔和布局；分型面的选择；成型零件工作尺寸的计算。
2．基本概念和知识点：
型腔分型面的设计成型零件的结构设计成型零件工作尺寸的计算成型腔壁厚的计算。
3．问题与应用（能力要求）：
设计成型零件。
第四节浇注系统设计
1．主要内容：
概述；普通浇注系统的设计；无流道浇注系统的设计。
。
2．基本概念和知识点：
浇注系统：
是指模具中从注射机喷咀开始到型腔为止的塑料流动的通道，它由主浇道、冷料穴、分流道、进料井组成。
设计原则：
排气良好；流程短；防止型芯和嵌件变形；整修方便；防止塑件翘曲变形；合理设计冷料穴、溢料槽；浇注系统的断面和长度要小。
浇注系统各部分结构和尺寸的设计。
3．问题与应用（能力要求）：
设计浇注系统
第五节顶出机构设计
1．主要内容：
一次脱模机构双脱模机构顺序脱模机构二级脱模机构浇注系统凝料的脱出和自动坠落带螺纹塑件的脱模机构。
2．基本概念和知识点：
各顶出机构的典型结构设计要点。
3．问题与应用（能力要求）：
设计顶出机构
第六节抽芯机构设计
1．主要内容：
抽芯机构的结构类型；斜导柱抽芯机构参数的确定。
2．基本概念和知识点：
抽芯机构的类型、特点、应用，斜导柱分型与抽芯机构弯销分型与抽芯机构斜导槽分型与抽芯机构；
3．问题与应用（能力要求）：
设计抽芯机构
第七节模具温度调节系统设计
1．主要内容：
概述，冷却装置的设计要点；冷却装置的典型结构；冷却计算。
2．基本概念和知识点：
模具温度调节系统作用、类型、结构、尺寸、时间设计。
3．问题与应用（能力要求）：
设计模具温度调节系统
（三）实践环节与课后练习
实践教学：
设计塑料注射模；
课后练习：
8-1，8-2，8-3，8-4，8-8，8-11。
（四）教学方法与手段
本章的教学方式以教师讲课为主，但图较多，学生难以掌握，教师上课时应利用课件、教具等辅助教学手段。
五、各教学环节学时分配
教学环节
教学时数
课程内容
讲
课
习
题
课
讨
论
课
实验
其他教学环节
小
计
第一章冷压模设计基础
2
10
第二章冲裁及冲裁模设计
6
4
10
第七章塑料模具设计基础
4
12
第八章注射模设计
7
5
10
合计
19
9
28
六、推荐教材和教学参考资源
1.刘心治,冷冲压工艺及模具设计,重庆:
重庆大学出版社,2003。
2.成都科技大学等合编,塑料成型模具,北京:
中国轻工出版社,2003。
3.党根茂骆志斌,模具设计与制造,西安:
西安电子科技大学出版社,1994。
七、需要说明的问题
1．本大纲只适用于机械设计制造及自动化专业中的机械制造及其自动化教学。
本课程后面要进行实践教学用以巩固课堂所讲授的知识
2．本大纲的学时为参考学时，学时如有变化，任课教师可在此大纲的基础上增减一些内容。
3．建议的教材只是编写大纲时的教材，选用教材时要尽量选用新版教材，或最新获奖教材。
修订日期：
2007年4月13日
审定日期：
2007年4月23日
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